Introduzione Archivi e database

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1 Introduzione Archivi e database A. Lorenzi, E. Cavalli INFORMATICA PER SISTEMI INFORMATIVI AZIENDALI Copyright Istituto Italiano Edizioni Atlas

2 Archivi 2

3 Archivi Archivio: un insieme organizzato di informazioni caratterizzate da: un nesso logico che le accomuna, ovvero le informazioni riguardano il medesimo argomento; sono rappresentate con un formato che ne rende possibile l interpretazione; sono registrate su un supporto che ne permette l aggiornamento; sono persistenti, cioè possono essere lette anche dopo molto tempo, idealmente sono memorizzate per sempre ; sono organizzate in modo da permettere una facile consultazione; Esempio: elenco telefonico degli abbonati di una città Il nostro interesse è per gli archivi informatizzati Si parla di file come collezione di record composti da campi. 3

4 File Un file è una collezione di record, cioè di informazioni logicamente omogenee, che descrivono istanze di una entità. Ogni record è composto da campi con i valori assunti dalle caratteristiche scelte per descrivere le entità. File File 225 Bianchi Giovanni Carminati Alfredo Gialli Giovanna Verdi Enrico Negri Francesca Viola Annalisa Rossi Giuliano Magnani Pietro Bruni Alessandra... Record Campo 4

5 Organizzazione dei file 5

6 Organizzazione dei file (1) Sequenziale: i record sono registrati uno di seguito all altro. L organizzazione sequenziale ha come modello di file il pacco di schede o un file su nastro magnetico dove è possibile accedere a un record solo dopo aver visitato tutti i record che lo precedono. Record 1 Record 1 EOR Record 2 Record 3 Record 4 Record 5 Record 6 Record 7 Record 2 Record 3 EOR Record 4 Record 5 EOR Record 6 Record 7 EOR EOR EOR EOR Accesso sequenziale Organizzazione sequenziale 6

7 Organizzazione dei file (2) SEQUENZIALE: Efficace per file piccole dimensioni Può essere usato solo per - scrivere nuovi record - leggere record - aggiungere record in coda Non è permessa la riscrittura 7

8 Organizzazione dei file (3) Ad Accesso diretto o Random. I record, tutti della medesima lunghezza, possono essere acceduti, ossia letti o scritti, in base alla posizione che occupano nel file. Read(File,2,Buffer); Record 1 Record 2 Record 3 Record 4 Record 5 Record 6 Record 7 8

9 Organizzazione dei file (4) 9

10 Organizzazione dei file (5) Con accesso a chiave. L accesso avviene in base al valore assunto da un particolare campo detto campo chiave. La chiave ha la caratteristica di identificare univocamente il record cercato. Esempio di chiave è la matricola di uno studente. Read( Anagrafe, ROS2,Buffer); Anagrafe CAR Carrara Alessandro ANZA Anzani Antonio CATT Cattaneo Mirella GANA Ganapini Walter ROSS Rossi Giuliano BIAN Bianchi Francesca CAVA Cavallotti Ennio ERMO Ermolli Marco ROS2 Rossi Piercarlo BERG Bergantini Mario MAGN Magnani Gianni DOTT Dotti Laura MARE Marenzi Giuliana LORE Lorenzetti Carla VENE Venezian Luca 10

11 Organizzazione dei file (6) Organizzazione sequenziale a indici, o indexed sequential. I dati sono registrati nell ordine di immissione e viene gestita una tabella delle chiavi o file indice. La ricerca del record avviene leggendo la tabella delle chiavi mantenuta ordinata secondo il valore delle chiavi. Nell esempio i dati sono registrati in un file ad accesso diretto. Read ( Cittadini, RSSFBA75R05F205Q, Buffer); BNCLRA54C65F3007S 550 CVLRCM88D22A205T RSSFBA75R05F205Q 370 RSSNCN55A65S407R 045 SPDMLE91S21G135L File indice File indice Cittadini Rossi Fabio Corso Garibaldi File ad accesso diretto 11

12 Indici Un indice permette di accedere rapidamente ai dati La costruzione di un indice ha un costo: per lo spazio occupato dal file indice per il tempo necessario ad aggiornare il file indice e i dati In genere i dati, dopo essere stati scritti negli archivi, sono letti molte volte: il costo pagato per inserirli è giustificato dal risparmio nel tempo di accesso quando li si legge. Oltre all organizzazione sequenziale a indice ci sono altri modi per organizzare gli indici, per esempio con indici su più livelli ovvero con un albero di indici, 12

13 Archivi e database 13

14 Organizzazione convenzionale (1) Dati memorizzati in file gestiti da programmi ad hoc. Esempio: un archivio anagrafico dei clienti di un banca con il saldo dei conti, gestito con programmi scritti in Cobol Cognome Via Città CAP NumConto Bianchi Mazzini Milano Neri Garibaldi Savona Rossi Rosmini Milano Gialli Cavour Padova Rosa Crispi Terni Verdi Dante Potenza Rossi Rosmini Messina NumConto Saldo Cliente Codice Data Causale Importo Bianchi /12/2010 Vers 2500,00 Neri /04/2011 Prel 1250,00 Neri /05/2011 Vers 550,00 In un secondo tempo, un altro gruppo di programmatori sviluppa, in linguaggio C, un applicazione per gestire i movimenti contabili con versamenti e prelievi 14

15 Organizzazione convenzionale (2) Si nota: NumConto e Codice: nome diverso, stesso dato Cognome (50 caratteri) e Cliente: (40 caratteri): rappresentano il medesimo dato ma hanno formati differenti Saldo e Importo: stesso tipo di grandezze ma con differenti formati Ridondanza dei dati: il nome del cliente è presente in più archivi Aggiungere un campo: come fare ad aggiungere i C.F. dei clienti? Inserire i vincoli di integrità dei dati: non sono ammessi prelievi senza un adeguata copertura, non si può cancellare un cliente se ci sono movimenti abbinati Sviluppare nuove applicazioni per ogni esigenza non prevista inizialmente, per esempio: elenco dei clienti con saldo superiore a un dato importo elenco dei clienti che effettuano un elevato numero di operazioni. 15

16 Organizzazione convenzionale (3) L approccio tradizionale ha evidenziato, nel tempo, molti inconvenienti: Dipendenza dai dati: i programmi sono dipendenti dagli archivi che gestiscono Difficoltà di accesso ai dati: è possibile accedere ai dati solo tramite le applicazioni previste, per ogni altra esigenza informativa bisogna sviluppare applicazioni ad hoc Isolamento dei dati: i dati sono dispersi tra molti file, in differenti formati, pertanto diventa difficile collegarli ed integrarli Ridondanza e inconsistenza dei dati: causata dallo sviluppo di molte applicazioni indipendenti, da parte di molti programmatori, in differenti linguaggi, con diversi formati dei dati. segue 16

17 Organizzazione convenzionale (4) Difficoltà nel gestire l integrità dei dati: i vincoli di integrità dei dati (ad esempio: non sono ammessi prelievi senza un adeguata copertura, ) sono esprimibili unicamente scrivendo del codice nei programmi che manipolano i dati. Anomalie dovute alla concorrenza: ad esempio perdita di uno o più aggiornamenti Problemi di sicurezza: intesa sia come riservatezza sia come garanzia contro la possibile perdita di dati a causa del malfunzionamento dei dispositivi o del software 17

18 Organizzazione con basi di dati (1) Il database è una collezione di dati logicamente correlati e condivisi, che ha lo scopo di soddisfare i fabbisogni informativi di una specifica organizzazione. I dati, congiuntamente con la loro descrizione, sono gestiti da un unico sistema, chiamato DBMS (DataBase Management System), che ne permette la gestione e ne regola gli accessi. 18

19 Organizzazione con basi di dati (2) Un DBMS deve: Permettere la creazione di basi di dati da parte degli utenti e di specificare la struttura logica del data base (schema) mediante un apposito linguaggio Dare la possibilità agli utenti di interrogare la base di dati per estrarre informazioni Permettere di manipolare i dati contenuti nel data base e di modificare lo schema della base di dati Effettuare le precedenti operazioni sfruttando i servizi di un linguaggio semplice da apprendere e standardizzato in modo che l utente possa agevolmente passare da un DBMS ad un altro: SQL (Stuctured Query Language) 19

20 Organizzazione con basi di dati (3) Caratteristiche di un DBMS: Facilità di accesso ai dati Indipendenza dalla struttura logica Indipendenza dalla struttura fisica dei dati Eliminazione della ridondanza Eliminazione della inconsistenza Integrità dei dati Utilizzo da parte di più utenti Controllo della concorrenza Sicurezza dei dati 20

21 Organizzazione con basi di dati (4) Un importante ragione alla base delle caratteristiche possedute da archivi gestiti con la tecnologia dei database consiste nel fatto che le informazioni sulla natura degli archivi, la loro composizione, i vincoli sui dati, le limitazioni al loro accesso, in sintesi la descrizione dei dati, è memorizzata all interno del database stesso con i dati. La descrizione dei dati è formata dai metadati, cioè dati che descrivono i dati, e prende il nome di dizionario dei dati o anche catalogo dei dati (in inglese, data dictionary). 21

22 Organizzazione con basi di dati (5) Nell approccio con Basi di Dati: i metadati (i dati che descrivono i dati) sono memorizzati assieme ai dati nel database e sono utilizzati dal DBMS Nell approccio tradizionale File Based: La descrizione dei dati è memorizzata separatamente rispetto ai dati ed è dispersa e distribuita nei programmi che implementano il sistema informativo Non basta usare un database per eliminare gli inconvenienti descritti in precedenza: serve una loro accurata progettazione 22

23 Modellazione dei dati: livelli di analisi Realtà Modello Concettuale Modello logico Amico: Nome Cognome Telefono Livello Fisico Database 23

24 Livello concettuale il modello E/R Cliente N Possedere 1 Conto 1 Variare N Movimento Cognome {PK} Via Città CAP NumConto {PK} Saldo NumReg {PK} Data Causale Importo Il modello E/R è un utile strumento di comunicazione Ogni conto deve essere posseduto da uno o più clienti Ogni cliente deve possedere un solo conto Ogni conto può essere variato da uno o più movimenti Ogni movimento deve variare un solo conto 24

25 Il livello logico: il modello relazionale (1) Basi di Dati Relazionali (Codd 1970): i dati sono visti dall utente sotto forma di tabelle dette, come vedremo, relazioni. Dalle due entità Cliente e Conto si derivano le tabelle in figura. Clienti Nome Via Città Cap NumConto Bianchi Mazzini Milano Neri Garibaldi Savona Rossi Rosmini Milano Gialli Cavour Padova Rosa Crispi Terni Verdi Dante Potenza Rossi Rosmini Messina Conti NumConto Saldo Il modello relazionale è un modello basato sui valori Il legame tra cliente e conto è descritto con la presenza del numero di conto nella riga del cliente Non ci sono puntatori 25

26 Il livello logico: il modello relazionale (2) Clienti Conti NumConto Saldo Modello Relazionale dei dati: modello basato sui valori, non ci sono collegamenti tra i record delle tabelle per stabilire legami tra i dati Modello Gerarchico e Reticolare dei dati: i record associati sono collegati tramite puntatori alla collocazione fisica dei record su disco Sistema più rigido Difficoltà nella manutenzione e nel porting dei dati 26

27 Il livello fisico Il livello fisico riguarda la effettiva rappresentazione dei dati nei dischi del computer: Come sono rappresentate le tabelle Come sono costruiti gli indici Non fa parte della progettazione di uno specifico database La progettazione del livello fisico esula dagli scopi del corso Interessa i progettisti di uno specifico DBMS Useremo Access per implementare i database progettati Access è la somma di il DBMS Jet un generatore di applicazioni 27

28 Architettura a tre livelli LIVELLO ESTERNO Visione del database da parte dell utente LIVELLO LOGICO Visione complessiva del database dal punto di vista logico indipendentemente dalle modalità e dalle tecniche di memorizzazione LIVELLO INTERNO Rappresentazione fisica del database nel computer 28

29 Esempio: Database relazionale composto dalle tabelle Studenti e Facoltà ESEMPI DI VISTE LOGICHE: 29

30 Esempio Studenti e Facoltà In relazione a questo semplice database possiamo dire che: Il livello esterno è composto dalle 5 differenti viste logiche (una per ogni facoltà) Il livello logico è costituito dalla coppia di tabelle Studenti e Facoltà Il livello interno descrive il modo con il quale sono realizzate le tabelle Studenti e Facoltà e dipende dal DBMS scelto Al di sotto del livello interno ci sono i blocchi di byte su disco, di competenza del sistema operativo. 30

31 La gestione del database DBMS (Data Base Management System) È il software che consente di costruire e gestire una base di dati, realizzandola nella pratica su memoria di massa, a partire da un progetto e da uno schema dei dati definiti a livello concettuale e tradotto poi in un modello logico dei dati. 31

32 La gestione del database 32

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